酸洗与烘焙预处理结合金属改性核壳HZSM-5分子筛对小麦秸秆热解产物的协同催化机制研究

本研究通过酸洗（SBO）与烘焙（Torrefaction）预处理结合Zn/Ni双金属改性核壳HZSM-5@MCM-41催化剂，显著提升小麦秸秆热解生物油中单环芳烃（MAHs）含量（72.68%）及脱氧效率（85.37%），揭示了介孔结构加速含氧化合物裂解与金属活性位点协同催化的机制，为生物质高值化利用提供新策略。

　　

Highlight

酸洗与烘焙预处理显著优化了小麦秸秆结构，生物油产率提升至29.37%。核壳结构金属改性催化剂进一步提高了单环芳烃（MAHs）选择性和脱氧性能，具体结论如下：

Industrial and elemental analyses

表1显示，经酸洗（SBO）预处理后，秸秆水分含量降低4.54%，烘焙（T）处理使固定碳和灰分显著增加。元素分析表明，预处理降低了O/C比，为后续催化热解创造有利条件。

Conclusion

1. 1.

   酸洗与烘焙预处理降低生物油含氧化合物含量，MAHs产率提升至64.76%，苯-甲苯-二甲苯（BTX）占比达54.69%；

2. 2.

   Zn/Ni双金属与核壳结构（HZSM-5@MCM-41）协同作用使脱氧效率达85.37%，MAHs和BTX产率分别突破72.68%和63.43%；

3. 3.

   MCM-41介孔通道加速含氧化合物裂解为小分子，金属活性位点（Zn/Ni）促进脱氧、两性离子化和芳构化反应。

CRediT authorship contribution statement

陈彬彬：实验设计/初稿撰写；田红：基金支持/方法论；周震：学术监督；宣亚妮：资金支持；王志杰：数据可视化；刘思颖：概念优化。

Declaration of competing interest

作者声明无利益冲突。

Acknowledgment

感谢国家自然科学基金（52476176, 52104391）资助。